2013년 11월 4일 월요일

태양전지가 열복사선을 이용하다

단지 태양 복사선의 일부만이 태양전지에 이용 되고 있는데 Si의 경우 적외선의 일부을 사용하지 못한다.

연구자들은 지금 최초로 up-converter의 도움으로 이 적외선을 사용할 수 있게 했다.
태양 복사선이 태양전지에 떨어지면, 가시광과 근적외선은 셀에 흡수지만 적외선은 흡수되지 않고 곧장 셀을 통과한다.

통과된 복사선은 뒷쪽에 있는 up-converter을 작동시킨다. Up-converter는 본질적으로 폴리머 안에 임베디드된 sodium yttrium fluoride로 만들어진 마이크로 결정 분말인데 yttrium이 erbium에 의해 대체되어 있다. Erbium(Er)은 광학 파장 범위에서 반응성이 좋고 up-conversion을 일으킨다.

광이 up-converter에 떨어지면 Er 이온은 여기되면서 더 높은 에너지 상태로 단계적으로 올라간다. 이는 사다리를 타고 올라가는 것과 같다.

이런 식으로 여기된 이온은 가장 높은 에너지 상태에서 아래로 떨어질수 있는데 이때 전자가 뛰어오르게 할 수 있는 에너지를 갖는 광을 방출한다. Up-converter는 이 광들을 모아 태양전지로 보낸다.

Up-converter을 태양전지에 실제로 채용하기 위해 셀 앞 뒷면에 금속 격자를 형성해서 적외선이 셀을 통과하도록 했다. 게다가 셀의 양면에서 광이 흡수될 수 있게 했다. 셀의 양면에 특별하게 설계된 반사방지 코팅이 있어 표면 반사를 없앤다.

참고: http://www.rdmag.com/news/2013/11/solar-cells-utilize-thermal-radiation

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